如何破解晶片發展摩爾定律暫停下來的困局

摩爾定律是由英特爾（Intel）創始人之一戈登·摩爾（Gordon Moore）提出來的。其內容為：當價格不變時，

積體電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。換言之，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18-24個月翻一倍以上。這一定律揭示了資訊技術進步的速度。

儘管這種趨勢已經持續了超過半個世紀，摩爾定律仍應該被認為是觀測或推測，而不是一個物理或自然法。預計定律將持續到至少2015年或2020年[1] 。然而， 2010年國際半導體技術發展路線圖的更新增長已經放緩在2013年年底，之後的時間裡電晶體數量密度預計只會每三年翻一番。

但事實上，但現在為止，最新一次的翻一番並未實現。問題出在哪裡呢？生活哥認為，原因是出現了技術障礙--無法散熱！

積體電路中，數以億計的每一個電晶體，都需要有電流通過，

有電流通過就一定會產生電阻熱，集成度越高，集成的電晶體越多，熱量聚集的越快越多，電晶體一般的工作溫度都在70度以下，過熱後直接影響其性能，或者因熱致電流的進一步加大直接燒毀。因此，如何在有限的空間內快速散熱，一直是各大晶片廠商努力解決的技術難題。

然而運氣好的是，生活哥居然找到了一種技術方案，可以讓晶片的發熱減少，讓頻率還可以繼續往上飆，讓摩爾定律還有機會發展。

生活哥的方案很簡單，就是在晶片內的每一個電晶體的電子流出端生長一層相反極性的半導體材料，中間有導體隔開，不會形成PN結，等於為晶片內的每一個電晶體（包括二極體）安裝一個能級差的發電機。也就是利用帕爾帖效應和塞貝克效應，回收每個從電晶體流出來的電子的能量。這裡不是溫差發電，而是塞貝克(Seebeck)效應中，電子流過兩種不同電導體時會吸熱或者放熱的過程。當兩種導體的熱電效應差異足夠大時，電子流過跨越這兩種材料時吸收的熱量將大於其產生的焦耳熱，

那就等於為每個工作單元獨立安裝一個空調機。根據ΔV = kΔT = k(T2 - T1)，因為能量的回收，單元的壓降會降低，這對於降耗、環保指標都有不可估量的效果。

如何破解晶片發展摩爾定律暫停下來的困局

溫度的本質就是能量，

能量回收了，發熱就降低了。每個電晶體即便是只有0.0001J的能量被回收，當數以億計的能量回收單元持續發揮作用時，其效果也會可觀的令摩爾先生眉開眼笑。

當這個結構用於大功率的整流二極體以及目前的大功率LED中時，由於電流大， seebeck效應也大，降低發熱效果明顯。製造過程，僅僅是在出爐前，回爐蒸鍍一次導體與相反的半導體材料即可，不影響後期的打金線、封裝等任何工序。生產過程簡單，效果更明顯，成本低廉。

如果你是積體電路晶片、LED晶片、大功率電晶體的生產商，不妨聯繫生活哥。 emailto: lester@pku.edu.cn

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